Sveobuhvatno proučavajući naš univerzum, naučnici određuju niz obrazaca, činjenica, koje kasnije postaju zakoni, dokazane hipoteze. Na osnovu njih, druge studije nastavljaju da doprinose sveobuhvatnom proučavanju svijeta u brojkama.

Teorija struna univerzuma je način predstavljanja prostora svemira, koji se sastoji od određenih niti, koje se nazivaju strune i brane. Jednostavnije rečeno (za lutke), osnova svijeta nisu čestice (kao što znamo), već vibrirajući energetski elementi koji se nazivaju strune i brane. Veličina žice je vrlo, vrlo mala - oko 10 -33 cm.

Čemu služi i da li je korisno? Teorija je poslužila kao poticaj za opis koncepta "gravitacije".

Teorija struna je matematička, odnosno fizička priroda je opisana jednadžbama. Ima ih mnogo, ali ne postoji nijedna i istinita. Eksperimentalno skrivene dimenzije svemira još nisu utvrđene.

Teorija se zasniva na 5 koncepata:

1. Svijet se sastoji od niti koje su u vibrirajućem stanju i energetskih membrana.
2. U teoriji, osnova je teorija gravitacije i kvantna fizika.
3. Teorija ujedinjuje sve glavne sile svemira.
4. Bozonske čestice i fermioni imaju nova vrsta veze - supersimetrija.
5. Teorija opisuje dimenzije u svemiru koje nisu vidljive ljudskim okom.

Poređenje s gitarom pomoći će vam da bolje razumijete teoriju žica.

Prvi put je svijet čuo za ovu teoriju sedamdesetih godina dvadesetog vijeka. Imena naučnika u razvoju ove hipoteze:

• Witten;
• Veneziano;
• Zelena;
• Bruto;
• Kaku;
• Maldacena;
• Polyakov;
• Susskind;
• Schwartz.

Energetske niti su smatrane jednodimenzionalnim - strunama. To znači da niz ima 1 dimenziju - dužinu (bez visine). Postoje 2 vrste:

• otvoren, u kojem se krajevi ne dodiruju;
• zatvorena petlja.

Utvrđeno je da mogu biti u interakciji i postoji 5 takvih opcija.Ovo se zasniva na mogućnosti povezivanja, odvajanja krajeva. Odsustvo prstenastih žica je nemoguće, zbog mogućnosti kombinovanja otvorenih žica.

Kao rezultat toga, naučnici vjeruju da teorija može opisati ne povezanost čestica, već ponašanje, silu gravitacije. Brane ili plahte se smatraju elementima na koje su pričvršćene konce.

Teorijska fizika je mnogima nejasna, ali je u isto vrijeme od najveće važnosti u proučavanju svijeta oko nas. Zadatak svakog teoretskog fizičara je da izgradi matematički model, teoriju koja može objasniti određene procese u prirodi.

Need

kao što je poznato, fizički zakoni Makrokosmos, odnosno svijet u kojem postojimo, bitno se razlikuje od zakona prirode u mikrokosmosu, unutar kojeg žive atomi, molekuli i elementarne čestice. Primjer bi bio teško razumljiv princip koji se zove karpuskularno-valni dualizam, prema kojem mikro-objekti (elektron, proton i drugi) mogu biti i čestice i valovi.

Kao i mi, teoretski fizičari žele da opišu svijet na sažet i razumljiv način, što je glavni poziv teorije struna. Može pomoći u objašnjenju nekih fizički procesi, kako na nivou makrokosmosa tako i na nivou mikrokosmosa, što ga čini univerzalnim, objedinjujući druge do tada nepovezane teorije (opću relativnost i kvantnu mehaniku).

esencija

Prema teoriji struna, cijeli svijet nije izgrađen od čestica, kako se danas vjeruje, već od beskonačno tankih objekata dužine 10–35 m, koji imaju sposobnost osciliranja, što nam omogućava da povučemo analogiju sa strunama. Uz pomoć složenog matematičkog mehanizma, ove vibracije se mogu povezati s energijom, a time i masom, drugim riječima, bilo koja čestica nastaje kao rezultat jedne ili druge vrste vibracije kvantnog niza.

Problemi i karakteristike

Kao i svaka nepotvrđena teorija, teorija struna ima niz problema koji ukazuju na to da je treba poboljšati. Ovi problemi uključuju, na primjer, jedan - kao rezultat proračuna, matematički novi tipčestice koje ne mogu postojati u prirodi - tahioni, čiji je kvadrat mase manji od nule, a brzina kretanja je veća od brzine svjetlosti.

Drugi važan problem, odnosno karakteristika, jeste postojanje teorije struna samo u 10-dimenzionalnom prostoru. Zašto opažamo druge dimenzije? “Naučnici su došli do zaključka da se u vrlo malim razmjerima ovi prostori urušavaju i zatvaraju sami od sebe, zbog čega ih ne možemo odrediti.

Razvoj

Postoje dvije vrste čestica: fermioni - čestice materije i bozoni - nosioci interakcije. Na primjer, foton je bozon koji nosi elektromagnetnu interakciju, graviton je gravitacijski ili isti Higsov bozon koji širi interakciju sa Higsovim poljem. Dakle, ako je teorija struna uzela u obzir samo bozone, onda je teorija superstruna također uzela u obzir fermione, što je omogućilo da se riješimo tahiona.

Konačna verzija principa superstruna koji je razvio Edward Witten naziva se "m-teorija", prema kojoj se mora uvesti 11. dimenzija kako bi se objedinile sve različite verzije teorije superstruna.

Na ovome, možda, možemo završiti. Rad na rješavanju problema i unapređenju postojećeg matematičkog modela marljivo obavljaju fizičari teoreti različite zemlje mir. Možda ćemo uskoro konačno moći razumjeti strukturu svijeta oko nas, ali gledajući unatrag na obim i složenost gore navedenog, očigledno je da rezultirajući opis svijeta neće biti razumljiv bez određene baze znanja u oblast fizike i matematike.

U školi smo učili da se materija sastoji od atoma, a da su atomi napravljeni od jezgara oko kojih se vrte elektroni. Otprilike na isti način se planete okreću oko Sunca, tako da nam je to lako zamisliti. Tada se atom podijelio na elementarne čestice i postalo je teže zamisliti strukturu svemira. Na skali čestica vrijede drugi zakoni i nije uvijek moguće pronaći analogiju iz života. Fizika je postala apstraktna i zbunjujuća.

Ali sljedeći korak u teorijskoj fizici vratio je osjećaj stvarnosti. Teorija struna je opisala svijet terminima koji se mogu ponovo zamisliti, a samim tim i lakši za razumijevanje i pamćenje.

Tema je i dalje teška, pa idemo redom. Prvo ćemo analizirati šta je teorija, a zatim ćemo pokušati razumjeti zašto je izmišljena. I za desert - malo istorije, teorija struna ima kratku istoriju, ali sa dve revolucije.

Univerzum se sastoji od vibrirajućih niti energije

Prije teorije struna, elementarne čestice su smatrane točkama, bezdimenzijskim oblicima sa određenim svojstvima. Teorija struna ih opisuje kao filamente energije, koji još uvijek imaju jednu veličinu - dužinu. Ove jednodimenzionalne niti se nazivaju kvantne žice.

Teorijska fizika

Teorijska fizika
opisuje svijet kroz matematiku, za razliku od eksperimentalne fizike. Prvi teorijski fizičar bio je Isak Njutn (1642-1727)

Jezgro atoma sa elektronima, elementarnim česticama i kvantnim strunama očima umjetnika. Fragment dokumentarnog filma "Elegantni univerzum"

Kvantne žice su veoma male, dugačke oko 10-33 cm, što je sto miliona milijardi puta manje od protona koji se sudaraju na Velikom hadronskom sudaraču. Za takve eksperimente sa strunama, morao bi se izgraditi akcelerator veličine galaksije. Još nismo pronašli način da detektujemo nizove, ali zahvaljujući matematici možemo pretpostaviti neka njihova svojstva.

Kvantne žice su otvorene i zatvorene. Otvoreni krajevi su slobodni, zatvoreni su blizu jedan drugom, formirajući petlje. Žice se neprestano "otvaraju" i "zatvaraju", povezuju se sa ostalim žicama i raspadaju na manje.

Kvantne žice su zategnute. Napetost u prostoru nastaje zbog razlike u energiji: za zatvorene žice između zatvorenih krajeva, za otvorene žice - između krajeva žica i praznine. Fizičari ovu prazninu nazivaju dvodimenzionalnim rubovima, ili branama, od riječi membrana.

centimetara je najmanja moguća veličina objekta u svemiru. Zove se Plankova dužina.

Mi smo napravljeni od kvantnih struna

Kvantne žice vibriraju. To su vibracije slične vibracijama žica balalaje, sa ujednačenim valovima i cijelim brojem minimuma i maksimuma. Kada vibrira, kvantna struna ne proizvodi zvuk, na skali elementarne čestice nema ničega što bi prenosilo zvučne vibracije. Ona sama postaje čestica: jednom frekvencijom vibrira - kvark, drugom - gluon, trećom - foton. Prema tome, kvantni niz je jedan građevinski element, "cigla" univerzuma.

Uobičajeno je da se svemir prikazuje kao svemir i zvijezde, ali to je i naša planeta, a mi smo s vama, i tekst na ekranu, i bobice u šumi.

Šema vibracija struna. Na bilo kojoj frekvenciji, svi valovi su isti, njihov broj je cijeli broj: jedan, dva i tri

Moskovska oblast, 2016. Ima dosta jagoda - samo komaraca je više. Takođe su napravljene od žica.

Prostor je tamo negde. Nazad u svemir

Dakle, u srcu svemira su kvantne žice, jednodimenzionalne niti energije koje vibriraju, mijenjaju veličinu i oblik i razmjenjuju energiju s drugim strunama. Ali to nije sve.

Kvantne žice se kreću u prostoru. A prostor na skali nizova je najzanimljiviji dio teorije.

Kvantne žice se kreću u 11 dimenzija

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Sve je počelo sa Albertom Ajnštajnom. Njegova otkrića su pokazala da je vrijeme relativno i ujedinila ga sa prostorom u jedan prostorno-vremenski kontinuum. Ajnštajnov rad je objasnio gravitaciju, kretanje planeta i poreklo crnih rupa. Osim toga, inspirisali su savremenike na nova otkrića.

Ajnštajn je objavio jednačine opšte teorije relativnosti 1915-16, a već 1919. poljski matematičar Teodor Kaluza pokušao je da svoje proračune primeni na teoriju elektromagnetnog polja. Ali postavilo se pitanje: ako Ajnštajnova gravitacija savija četiri dimenzije prostor-vremena, šta savija elektromagnetna sila? Vjera u Ajnštajna bila je jaka, a Kaluza nije sumnjao da će njegove jednačine opisati elektromagnetizam. Umjesto toga, on je sugerirao da elektromagnetne sile iskrivljuju dodatnu, petu dimenziju. Einsteinu se svidjela ideja, ali teorija nije prošla test eksperimenata i bila je zaboravljena sve do 1960-ih.

Albert Einstein (1879-1955)

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Albert Einstein
(1879-1955)

Prve jednadžbe teorije struna dale su čudne rezultate. U njima su se pojavili tahioni - čestice negativne mase koje su se kretale veća brzina Sveta. Tu je dobro došla Kaluzina ideja o multidimenzionalnosti univerzuma. Istina, pet dimenzija nije bilo dovoljno, kao što nije bilo dovoljno ni šest, sedam ili deset. Matematika prve teorije struna imala je smisla samo ako je naš svemir imao 26 dimenzija! Kasnijih teorija bilo je dovoljno za deset, a u modernoj ih je jedanaest - deset prostornih i vremenskih.

Ali ako jeste, zašto ne vidimo dodatnih sedam dimenzija? Odgovor je jednostavan - premali su. Iz daljine, trodimenzionalni objekt će izgledati ravan: cijev za vodu će se pojaviti kao vrpca, a balon će se pojaviti kao krug. Čak i kada bismo mogli vidjeti objekte u drugim dimenzijama, ne bismo razmatrali njihovu višedimenzionalnost. Naučnici nazivaju ovaj efekat kompaktifikacija.

Dodatne dimenzije su presavijene u neprimjetno male forme prostor-vremena - nazivaju se Calabi-Yau prostori. Iz daljine izgleda ravno.

Sedam dodatnih dimenzija možemo predstaviti samo u obliku matematičkih modela. To su fantazije koje su izgrađene na nama poznatim svojstvima prostora i vremena. Kada se doda treća dimenzija, svijet postaje trodimenzionalan, a mi možemo zaobići prepreku. Možda je, prema istom principu, ispravno dodati preostalih sedam dimenzija - i tada možete obilaziti prostor-vrijeme duž njih i doći do bilo koje točke bilo kojeg svemira u bilo koje vrijeme.

mjerenja u svemiru prema prvoj verziji teorije struna - bosonskoj. Sada se smatra irelevantnim

Linija ima samo jednu dimenziju, svoju dužinu.

Balon je obiman, ima treću dimenziju - visinu. Ali za dvodimenzionalnog čovjeka to izgleda kao linija

Kao što dvodimenzionalni čovjek ne može predstavljati multidimenzionalnost, tako ni mi ne možemo predstavljati sve dimenzije svemira.

Prema ovom modelu, kvantne žice putuju uvijek i svuda, što znači da iste žice kodiraju svojstva svih mogućih univerzuma od njihovog rođenja do kraja vremena. Nažalost, naš balon je ravan. Naš svijet je samo četverodimenzionalna projekcija jedanaestodimenzionalnog univerzuma na vidljive skale prostor-vremena, i ne možemo pratiti niti.

Jednog dana ćemo videti Veliki prasak

Jednog dana ćemo izračunati frekvenciju vibracija struna i organizaciju dodatnih dimenzija u našem svemiru. Tada ćemo naučiti apsolutno sve o tome i moći ćemo vidjeti Veliki prasak ili letjeti do Alpha Centauri. Ali za sada je to nemoguće - nema nagoveštaja na šta se osloniti u proračunima, a brojke koje su vam potrebne možete pronaći samo grubom silom. Matematičari su izračunali da će 10.500 opcija morati da se reši. Teorija je u ćorsokaku.

Ipak, teorija struna još uvijek može objasniti prirodu svemira. Da bi se to postiglo, mora vezati sve druge teorije, postati teorija svega.

Teorija struna će postati teorija svega. Možda

U drugoj polovini 20. vijeka, fizičari su potvrdili niz fundamentalnih teorija o prirodi svemira. Činilo se još malo - i sve ćemo razumjeti. Međutim, glavni problem još nije riješen: teorije dobro funkcioniraju odvojeno, ali ne daju opću sliku.

Postoje dvije glavne teorije: teorija relativnosti i kvantna teorija polja.

opcije za organiziranje 11 dimenzija u Calabi-Yau prostorima - dovoljno za sve moguće svemire. Poređenja radi, broj atoma u vidljivom dijelu svemira je oko 10 80

opcije za organiziranje Calabi-Yau prostora - dovoljno za sve moguće svemire. Poređenja radi, broj atoma u vidljivom univerzumu je oko 10 80

Teorija relativnosti
opisao je gravitacionu interakciju između planeta i zvijezda i objasnio fenomen crnih rupa. Ovo je fizika vizualnog i logičkog svijeta.

Model gravitacijske interakcije Zemlje i Mjeseca u Einsteinovom prostor-vremenu

kvantna teorija polja
odredio tipove elementarnih čestica i opisao 3 tipa interakcije između njih: jaku, slabu i elektromagnetnu. Ovo je fizika haosa.

Kvantni svijet očima umjetnika. Video sa sajta MiShorts

Kvantna teorija polja sa dodatkom mase za neutrine se zove standardni model. Ovo je osnovna teorija strukture univerzuma na kvantnom nivou. Većina predviđanja teorije potvrđena je eksperimentima.

Standardni model dijeli sve čestice na fermione i bozone. Fermioni formiraju materiju - ova grupa uključuje sve vidljive čestice, kao što su kvark i elektron. Bozoni su sile koje su odgovorne za interakciju fermiona, kao što su foton i gluon. Dva tuceta čestica je već poznato, a naučnici nastavljaju da otkrivaju nove.

Logično je pretpostaviti da se gravitacionu interakciju prenosi i njegov bozon. Još nije pronađeno, međutim, opisali su nekretnine i smislili ime - graviton.

Ali ujedinjenje teorija ne uspijeva. Prema Standardnom modelu, elementarne čestice su bezdimenzionalne tačke koje međusobno djeluju na nultim udaljenostima. Ako se ovo pravilo primeni na graviton, jednačine daju beskonačne rezultate, što ih čini besmislenim. Ovo je samo jedna od kontradikcija, ali dobro ilustruje koliko je jedna fizika udaljena od druge.

Stoga naučnici traže alternativnu teoriju koja može spojiti sve teorije u jednu. Takva teorija se naziva unificirana teorija polja, ili teorija svega.

Fermioni
formiraju sve vrste materije osim tamne

Bozoni
prenos energije između fermiona

Teorija struna može ujediniti naučni svijet

Teorija struna u ovoj ulozi izgleda privlačnije od ostalih, jer odmah rješava glavnu kontradikciju. Kvantne žice vibriraju, tako da je udaljenost između njih veća od nule, a izbjegavaju se nemogući proračuni za graviton. I sam graviton se dobro uklapa u koncept struna.

Ali teorija struna nije dokazana eksperimentima, njena dostignuća ostaju na papiru. Još više iznenađuje činjenica da već 40 godina nije napuštena – njen potencijal je tako velik. Da bismo razumjeli zašto je to tako, pogledajmo unazad i vidimo kako je evoluirao.

Teorija struna je doživjela dvije revolucije

Gabriele Veneziano
(rođen 1942.)

U početku se teorija struna uopće nije smatrala kandidatom za ujedinjenje fizike. Otkriveno je slučajno. Godine 1968. mladi teorijski fizičar Gabriele Veneziano proučavao je snažne interakcije unutar njih atomsko jezgro. Odjednom je otkrio da su dobro opisane Ojlerovom beta funkcijom, skupom jednačina koje je 200 godina ranije sastavio švicarski matematičar Leonhard Euler. Ovo je bilo čudno: u to vrijeme atom se smatrao nedjeljivim, a Ojlerov rad rješavao je samo matematički problemi. Niko nije razumio zašto jednačine funkcioniraju, ali su se aktivno koristile.

fizičko značenje Ojlerove beta funkcije otkrivene su dvije godine kasnije. Tri fizičara, Yochiro Nambu, Holger Nielsen i Leonard Susskind, sugerirali su da elementarne čestice možda nisu tačke, već jednodimenzionalne vibrirajuće strune. Snažna interakcija za takve objekte je idealno opisana Ojlerovim jednadžbama. Prva verzija teorije struna nazvana je bosonska, budući da je opisivala prirodu struna bozona odgovornih za interakcije materije, a nije se doticala fermiona koji su važni.

Teorija je bila gruba. U njemu su se pojavili tahioni, a glavna predviđanja su bila u suprotnosti s rezultatima eksperimenata. I iako je Kaluzina multidimenzionalnost uspjela da se riješi tahiona, teorija struna nije zaživjela.

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• John Schwartz
• Michael Green
• Edward Witten

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• John Schwartz
• Michael Green
• Edward Witten

Ali istinski pristalice teorije su ostali. Godine 1971. Pierre Ramon je dodao fermione teoriji struna, smanjujući broj dimenzija sa 26 na deset. Počelo je teorija supersimetrije.

Rečeno je da svaki fermion ima svoj bozon, što znači da su materija i energija simetrične. Nije važno što svemir koji se može posmatrati nije simetričan, rekao je Ramon, postoje uslovi pod kojima se simetrija još uvek posmatra. A ako su, prema teoriji struna, fermioni i bozoni kodirani istim objektima, onda se pod tim uvjetima materija može pretvoriti u energiju, i obrnuto. Ovo svojstvo struna nazvano je supersimetrija, a sama teorija struna nazvana je teorija superstruna.

Godine 1974. John Schwartz i Joel Sherk otkrili su da se neka svojstva struna nevjerovatno dobro poklapaju sa onima navodnog nosioca gravitacije, gravitona. Od tog trenutka, teorija je počela ozbiljno da tvrdi da je generalizirajuća.

dimenzije prostor-vremena bile su u prvoj teoriji superstruna

“Matematička struktura teorije struna je tako lijepa i ima toliko nevjerovatnih svojstava da sigurno mora upućivati ​​na nešto dublje.”

Prva revolucija superstruna dogodilo 1984. Predstavili su John Schwartz i Michael Green matematički model, koji je pokazao da se mnoge kontradikcije između teorije struna i Standardnog modela mogu eliminisati. Nove jednačine su takođe povezale teoriju sa svim vrstama materije i energije. Naučni svijet je bio u groznici - fizičari su napustili svoja istraživanja i prešli na proučavanje struna.

Od 1984. do 1986. napisano je više od hiljadu radova o teoriji struna. Pokazali su da mnoge odredbe Standardnog modela i teorije gravitacije, koje su godinama sakupljane malo po malo, prirodno slijede iz fizike struna. Istraživanja su uvjerila naučnike da je teorija ujedinjenja odmah iza ugla.

„Trenutak kada se upoznate sa teorijom struna i shvatite da skoro sva velika napretka u fizici prošlog stoljeća slijede – i slijede s takvom elegancijom – sa tako jednostavne početne tačke, jasno vam pokazuje nevjerovatnu moć ove teorije. ”

Ali teorija struna nije žurila da otkrije svoje tajne. Umjesto riješenih problema, pojavili su se novi. Naučnici su otkrili da ne postoji jedna, već pet teorija superstruna. U njima su bile žice različite vrste supersimetrija, i nije bilo načina da se zna koja je teorija tačna.

Matematičke metode imali svoju granicu. Fizičari su navikli na složene jednačine koje ne daju tačne rezultate, ali za teoriju struna nije bilo moguće napisati čak ni tačne jednačine. A približni rezultati približnih jednačina nisu dali odgovore. Postalo je jasno da je za proučavanje teorije potrebna nova matematika, ali niko nije znao koja. Žar naučnika je splasnuo.

Druga revolucija superstruna grmeo 1995. godine. Stagnaciju je okončao izvještaj Edwarda Wittena na konferenciji o teoriji struna u Južnoj Kaliforniji. Witten je pokazao da su svih pet teorija posebni slučajevi jedne, općenitije teorije superstruna, koja ima jedanaest dimenzija umjesto deset. Witten je teoriju ujedinjenja nazvao M-teorijom, ili Majkom svih teorija, iz engleska riječ majka.

Ali nešto drugo je bilo važnije. Wittenova M-teorija je tako dobro opisala efekat gravitacije u teoriji superstruna da je nazvana supersimetrična teorija gravitacije, ili teorija supergravitacije. Ovo je inspirisalo naučnike i naučni časopisi ponovo ispunjen publikacijama o fizici struna.

mjerenja prostor-vremena u moderna teorija superstrings

„Teorija struna je deo fizike 21. veka koji je slučajno ušao u 20. vek. Možda će proći decenije, ili čak vekovi, pre nego što se u potpunosti razvije i razume.

Odjeci ove revolucije čuju se i danas. Ali uprkos najboljim naporima naučnika, u teoriji struna ima više pitanja nego odgovora. Moderna nauka pokušava da izgradi modele multidimenzionalnog univerzuma i proučava dimenzije kao membrane prostora. Zovu se brane - sjećate se praznine, na kojoj se razvlače otvorene žice? Pretpostavlja se da se sami nizovi mogu pokazati dvo- ili trodimenzionalnim. Čak govore i o novoj 12-dimenzionalnoj fundamentalnoj teoriji - F-teoriji, ocu svih teorija, od riječi Otac. Istorija teorije struna je daleko od kraja.

Teorija struna još nije dokazana, ali nije ni opovrgnuta.

glavni problem teorije - u nedostatku direktnih dokaza. Da, iz toga slijede druge teorije, naučnici sabiraju 2 i 2, a ispada 4. Ali to ne znači da se četiri sastoji od dvojke. Eksperimenti na Velikom hadronskom sudaraču još nisu otkrili supersimetriju, koja bi potvrdila jedinstvenu strukturnu osnovu svemira i bila bi na ruku pristašama fizike struna. Ali nema ni pobijanja. Zato elegantna matematika teorije struna i dalje uzbuđuje umove naučnika, obećavajući da će razotkriti sve misterije svemira.

Govoreći o teoriji struna, ne može se ne spomenuti Brian Greene, profesor na Univerzitetu Columbia i neumorni popularizator teorije. Green drži predavanja i pojavljuje se na televiziji. Godine 2000. njegova knjiga Elegantni univerzum. Superstrune, skrivene dimenzije i potraga za konačnom teorijom" postao je finalista Pulicerove nagrade. Godine 2011. glumio je samog sebe u 83. epizodi Teorije velikog praska. 2013. godine posjetio je Moskvu Politehnički institut i dao intervju za Lenta-ru

Ako ne želite da postanete stručnjak za teoriju struna, ali želite da shvatite u kom svetu živite, zapamtite cheat sheet:

1. Univerzum se sastoji od niti energije – kvantnih žica – koje vibriraju poput žica muzičkih instrumenata. Različite frekvencije vibracija pretvaraju žice u različite čestice.
2. Krajevi žica mogu biti slobodni, ili se mogu zatvoriti jedni prema drugima, formirajući petlje. Žice se stalno zatvaraju, otvaraju i razmjenjuju energiju s drugim žicama.
3. Kvantne žice postoje u 11-dimenzionalnom univerzumu. Dodatnih 7 dimenzija presavijeno je u neprimjetno male forme prostor-vremena tako da ih ne možemo vidjeti. To se zove kompaktifikacija dimenzija.
4. Kad bismo tačno znali kako su dimenzije u našem svemiru presavijene, možda bismo mogli putovati kroz vrijeme do drugih zvijezda. Ali iako to nije moguće - potrebno je riješiti previše opcija. Bili bi dovoljni za sve moguće univerzume.
5. Teorija struna može ujediniti sve fizičke teorije i otkriti nam tajne svemira - za to postoje svi preduslovi. Ali još nema dokaza.
6. Druga otkrića logično slijede iz teorije struna moderna nauka. Nažalost, ovo ništa ne dokazuje.
7. Teorija struna je preživjela dvije revolucije superstruna i mnogo godina zanemarivanja. Neki naučnici to smatraju naučna fantastika, drugi vjeruju da će nove tehnologije pomoći da se to dokaže.
8. Ono što je najvažnije, ako planirate pričati prijateljima o teoriji struna, pobrinite se da među njima nema fizičara - uštedjet ćete vrijeme i živce. I izgledat ćete kao Brian Green na Politehničkom institutu:

• Prevod

Teorija struna se zasniva na ideji da se umjesto nul-dimenzionalnih elementarnih čestica, Univerzum sastoji od jednodimenzionalnih struna.

Teorija struna jedna je od najgenijalnijih, najkontroverznijih i nedokazanih ideja u fizici. Zasnovan je na fizičkom trendu koji živi vekovima - to na nekom fundamentalnom nivou, sve razne sile, čestice, interakcije i manifestacije stvarnosti povezani su zajedno kao različiti dijelovi iste platforme. Umjesto četiri nezavisna fundamentalne interakcije- jake, elektromagnetne, slabe i gravitacione - postoji jedna jedinstvena teorija koja ih sve pokriva.

Na mnogo načina, teorija struna je najbolji kandidat za kvantna teorija gravitacije, koja ujedinjuje interakcije na najvišim nivoima energije. I iako za to nema eksperimentalnih dokaza, postoje uvjerljivi teorijski razlozi za vjerovanje da je to slučaj. 2015. godine, najveći živi teoretičar struna, Edward Witten, napisao je rad o tome šta svaki fizičar treba da zna o teoriji struna. I to je ono što to znači - čak i ako niste fizičar.



Razlika između standardnih interakcija u kvantnoj teoriji polja (lijevo) za tačkaste čestice i interakcija u teoriji struna (desno) za zatvorene strune.

Nevjerovatno je koliko se ponekad zajedničkog nalazi u zakonima prirode, u vezi s naizgled nepovezanim pojavama. Matematičke strukture takvih pojava su često vrlo slične, a ponekad čak i identične. Privlačenje dva masivna tijela prema Newtonovim zakonima gotovo je identično privlačenju/odbijanju električno nabijenih čestica. Oscilacije klatna su potpuno analogne kretanju mase na oprugu ili planete oko zvijezde. Gravitacijski valovi, vodeni valovi, svjetlosni valovi svi imaju izuzetno slična svojstva uprkos tome što dolaze iz fundamentalno različitih fizičkih izvora. I u istom duhu, iako mnogi to ne shvaćaju, kvantna teorija jedne čestice i pristup kvantnoj teoriji gravitacije također su međusobno slični.

Feynmanov dijagram koji predstavlja raspršivanje dva elektrona - ovo zahtijeva sumiranje svih mogućih interakcija čestica

Kvantna teorija polja funkcioniše ovako: uzimamo česticu i izvodimo matematički „zbir svih njenih istorija“. Ne možete samo izračunati gdje je čestica bila, a gdje se sada nalazi i kako je tamo dospjela - jer u prirodi postoji inherentna i fundamentalna kvantna nesigurnost. Umjesto toga, sumiramo sve moguće načine na koje je mogao doći do trenutnog stanja („prošla historija“), sa odgovarajućim ponderima vjerovatnoće, a zatim izračunavamo kvantno stanje jedne čestice.

Da biste radili s gravitacijom, a ne s kvantnim česticama, morate promijeniti nekoliko stvari. Budući da se Ajnštajnova opšta teorija relativnosti ne odnosi na čestice, već na zakrivljenost prostor-vremena, nećemo usrednjavati sve moguće istorije čestice. Umjesto toga, prosječujemo sve moguće prostorno-vremenske geometrije.

Gravitacija prema Einsteinovim pravilima i sve ostalo (jake, slabe i elektromagnetne sile) prema pravilima kvantne fizike su dva različita skupa zakona koji upravljaju svime u svemiru.

Rad u tri prostorne dimenzije je vrlo težak, a kada se suočimo sa složenim fizičkim problemom, često pokušavamo prvo riješiti njegovu jednostavniju verziju. Ako se spustite u jednu dimenziju, sve postaje lakše. Jedine moguće jednodimenzionalne površine su otvorena struna, sa dva odvojena kraja koja nisu međusobno povezana, ili zatvorena struna čiji su krajevi povezani i formiraju petlju. Osim toga, zakrivljenost prostora – vrlo složena u tri dimenzije – postaje trivijalna stvar. Dakle, ako želimo da dodamo materiju, koristimo skup skalarnih polja (baš kao za određene vrste čestica) i kosmološku konstantu (koja funkcioniše baš kao termin mase): odlična analogija.

Dodatni stepeni slobode koje čestica dobija u nekoliko dimenzija ne igraju posebnu ulogu; sve dok možemo odrediti vektor momenta, ovo ostaje glavno mjerenje. Stoga, u jednoj dimenziji, kvantna gravitacija izgleda isto kao slobodna kvantna čestica u bilo kojem proizvoljnom broju dimenzija.

Graf sa vrhovima u kojima se tri ivice konvergiraju - ključna komponenta konstruisanja integrala putanje vezanog za jednodimenzionalnu kvantnu gravitaciju

Sljedeći korak je uključiti interakcije i prijeći od slobodne čestice bez amplituda raspršenja ili efektivnih poprečnih presjeka do one koja može imati fizičku ulogu povezana sa univerzumom. Grafikoni poput gornjeg omogućavaju nam da opišemo fizički koncept djelovanja u kvantnoj gravitaciji. Ako zapišemo sve moguće kombinacije takvih grafova i zbrojimo preko njih - primjenjujući iste zakone kao i obično, na primjer, zakon održanja količine kretanja - možemo upotpuniti analogiju. Kvantna gravitacija u jednoj dimenziji je vrlo slična interakciji jedne čestice u bilo kojem broju dimenzija.

Verovatnoća pronalaženja kvantne čestice na bilo kom određenom mestu nikada nije 100%; vjerovatnoća je raspoređena po prostoru i vremenu.

Sljedeći korak je prelazak sa jedne dimenzije prostora na 3+1 dimenziju: gdje svemir ima tri prostorne i jednu vremensku dimenziju. Ali ova teorijska "nadogradnja" na gravitaciju može biti veoma teška. Drugi pristup se može naći ako odlučimo raditi u suprotnom smjeru.

Umjesto da računamo ponašanje jedne čestice (nuldimenzionalni entitet) u bilo kojem broju dimenzija, možda bismo mogli izbrojati ponašanje niza, otvorenog ili zatvorenog (jednodimenzionalni entitet). I na osnovu ovoga, već tražite analogije za više kompletna teorija kvantna gravitacija u realnijem broju dimenzija.

Feynmanovi dijagrami (gore) su bazirani na tačkastim česticama i njihovim interakcijama. Pretvarajući ih u analoge teorije struna (ispod), dobijamo površine koje mogu imati netrivijalnu zakrivljenost.

Umjesto tačaka i interakcija, odmah počinjemo raditi s površinama, membranama i tako dalje. Nakon što smo dobili stvarnu višedimenzionalnu površinu, možemo je zakriviti na netrivijalne načine. Počinjemo uočavati vrlo zanimljivo ponašanje kod nje; onaj koji može biti u osnovi zakrivljenosti prostor-vremena posmatranog u Univerzumu u okviru opšte teorije relativnosti.

Ali dok nam jednodimenzionalna kvantna gravitacija daje kvantnu teoriju polja za čestice u eventualno zakrivljenom prostor-vremenu, ona sama po sebi ne opisuje gravitaciju. Šta nedostaje ovoj slagalici? Ne postoji korespondencija između operatora, ili funkcija, koje predstavljaju kvantnomehaničke interakcije i svojstva, kao ni stanja, odnosno kako se čestice i njihova svojstva mijenjaju tokom vremena. Ova prepiska "izjava o izjavi" bila je neophodan, ali nedostajući sastojak.

Ali ako pređemo sa tačkastih čestica na entitete niza, pojavljuje se ova korespondencija.

Deformacija prostorno-vremenske metrike može biti predstavljena fluktuacijom ("p"), a ako se primeni na analogiju strune, opisat će fluktuaciju prostor-vremena i odgovarati kvantnom stanju strune.

Prilikom prelaska sa čestica na nizove, pojavljuje se prava korespondencija operatora-stanja. Fluktuacija u prostorno-vremenskoj metrici (tj. operator) automatski predstavlja stanje u kvantnom mehaničkom opisu svojstava niza. Stoga se kvantna teorija gravitacije u prostor-vremenu može kreirati na osnovu teorije struna.

Ali to nije sve što ćemo dobiti: takođe ćemo dobiti kvantnu gravitaciju u kombinaciji sa drugim česticama i interakcijama u prostor-vremenu, sa onima koje odgovaraju drugim string operatorima u teoriji polja. Postoji i operator koji opisuje fluktuacije geometrije prostor-vreme, i drugi za kvantna stanja strune. Najzanimljivija stvar u vezi s teorijom struna je da nam može dati funkcionalnu kvantnu teoriju gravitacije.

Brian Green drži prezentaciju o teoriji struna

Sve ovo ne znači da je problem riješen i da je teorija struna put do kvantne gravitacije. Velika nada teorije struna je da će se ove analogije moći zadržati na svim skalama i da će postojati jednoznačna korespondencija sa slikom struna svijeta i svemira koju promatramo oko sebe.

Do sada je slika svijeta sa žicama i superstrunama konzistentna samo u nekoliko skupova dimenzija, a najperspektivnija od njih ne daje nam Ajnštajnovu četvorodimenzionalnu gravitaciju koja opisuje naš Univerzum. Umjesto toga, otkrivamo 10-dimenzionalnu Brans-Dicke teoriju gravitacije. Da bismo obnovili gravitaciju koja postoji u našem Univerzumu, potrebno je "osloboditi se" šest dimenzija i usmjeriti konstantu spajanja ω u beskonačnost.

Ako ste čuli termin "kompaktifikacija" u teoriji struna, to je samo riječ koja znači da moramo razotkriti ove misterije. Do sada mnogi pretpostavljaju postojanje cjelovitog i uvjerljivog rješenja pogodnog za kompaktizaciju. Ali pitanje kako dobiti Ajnštajnovu gravitaciju i 3+1 dimenziju iz 10-dimenzionalne teorije ostaje otvoreno.

2D projekcija Calabi-Yau mnogostrukosti, jedne od popularnih metoda za zbijanje dodatnih, nepotrebnih dimenzija teorije struna

Teorija struna nudi put do kvantne gravitacije kojem se može parirati nekoliko alternativa. Ako izvučemo razumne zaključke o tome kako matematika funkcioniše, možemo iz nje izvesti i GR i Standardni model. Do danas, to je jedina ideja koja nam to daje - zato se za njom tako očajnički traga. Bilo da zagovarate uspjeh ili neuspjeh teorije struna, ili kako se osjećate zbog nedostatka provjerljivih predviđanja, ona nesumnjivo ostaje jedno od najaktivnijih područja istraživanja u teorijskoj fizici. U stvari, teorija struna se ističe kao vodeća ideja među snovima fizičara o konačnoj teoriji.

Oznake: Dodajte oznake

Različite verzije teorije struna danas se smatraju glavnim kandidatima za naslov sveobuhvatne univerzalne teorije koja objašnjava prirodu svega što postoji. A ovo je neka vrsta Svetog grala teorijskih fizičara koji se bave teorijom elementarnih čestica i kosmologijom. Univerzalna teorija (aka teorija svega) sadrži samo nekoliko jednadžbi koje kombinuju čitav skup ljudskog znanja o prirodi interakcija i svojstvima osnovnih elemenata materije od kojih je Univerzum izgrađen.

Danas je teorija struna spojena sa konceptom supersimetrije, što je rezultiralo rođenjem teorije superstruna, a danas je to maksimum koji je postignut u smislu objedinjavanja teorije sve četiri glavne interakcije (sile koje djeluju u prirodi). Sama teorija supersimetrije je već izgrađena na osnovu a priori moderan koncept, prema kojem svaka daljinska (poljska) interakcija nastaje zbog razmjene čestica-nosaca interakcije odgovarajuće vrste između čestica koje djeluju (vidi Standardni model). Radi jasnoće, čestice koje djeluju u interakciji se mogu smatrati "ciglama" svemira, a čestice nosača - cementom.

Teorija struna je grana matematičke fizike koja proučava dinamiku ne tačkastih čestica, kao većina grana fizike, već jednodimenzionalnih proširenih objekata, tj. žice.
U okviru Standardnog modela, kvarkovi se ponašaju kao gradivni blokovi, a merni bozoni, koje ovi kvarkovi međusobno razmenjuju, deluju kao nosioci interakcije. Teorija supersimetrije ide još dalje i kaže da sami kvarkovi i leptoni nisu fundamentalni: svi se sastoje od još težih i eksperimentalno neotkrivenih struktura (cigli) materije, koje zajedno drži još jači "cement" superenergetskih čestica - nosioci interakcija od kvarkova u hadronima i bozonima.

Naravno, u laboratorijskim uslovima Nijedno od predviđanja teorije supersimetrije do sada nije potvrđeno, međutim, hipotetičke skrivene komponente materijalnog svijeta već imaju imena - na primjer, elektron (supersimetrični partner elektrona), skvark, itd. ovih čestica je, međutim, nedvosmisleno predviđeno teorijama ove vrste.

Sliku svemira koju nude ove teorije, međutim, prilično je lako vizualizirati. Na skalama reda 10E–35 m, odnosno 20 redova veličine manjim od prečnika istog protona, koji uključuje tri vezana kvarka, struktura materije se razlikuje od onoga na šta smo navikli čak i na nivou elementarnog čestice. Na tako malim udaljenostima (i pri tako visokim energijama interakcije da je to nezamislivo) materija se pretvara u niz stajaćih talasa u polju, sličnih onima koji se pobuđuju u žicama muzičkih instrumenata. Poput žice gitare, pored osnovnog tona, u takvoj žici mogu biti uzbuđeni mnogi prizvuci ili harmonici. Svaki harmonik ima svoje energetsko stanje. Prema principu relativnosti (vidi Teoriju relativnosti), energija i masa su ekvivalentne, što znači da što je viša frekvencija vibracije harmonijskog talasa žice, to je veća njena energija i veća je masa posmatrane čestice.

Međutim, ako se stajaći val u žici gitare vizualizira prilično jednostavno, stajaće valove koje predlaže teorija superstruna teško je vizualizirati - činjenica je da superstrune vibriraju u prostoru koji ima 11 dimenzija. Navikli smo na četverodimenzionalni prostor, koji sadrži tri prostorne i jednu vremensku dimenziju (lijevo-desno, gore-dolje, naprijed-nazad, prošlost-budućnost). U prostoru superstruna stvari su mnogo komplikovanije (vidi umetak). Teoretski fizičari zaobilaze klizav problem "dodatnih" prostornih dimenzija tvrdeći da su one "skrivene" (ili, naučni jezik izražene, "kompaktiraju") i stoga se ne primjećuju pri običnim energijama.

U novije vreme, teorija struna je dobila dalji razvoj u obliku teorije višedimenzionalnih membrana - u stvari, to su iste žice, ali ravne. Kao što se jedan od njegovih autora slučajno našalio, membrane se razlikuju od žica na isti način na koji se rezanci razlikuju od vermikela.

To je, možda, sve što se može ukratko reći o jednoj od teorija, ne bez razloga da se danas tvrdi da je to univerzalna teorija Velikog ujedinjenja svih interakcija sila. Avaj, ova teorija nije bez grijeha. Prije svega, još uvijek nije svedena na rigoroznu matematičku formu zbog nedovoljnosti matematički aparat da ga dovede u strogu internu korespondenciju. Prošlo je 20 godina otkako je ova teorija nastala, a niko nije uspio dosljedno uskladiti neke njene aspekte i verzije s drugima. Još neugodnija je činjenica da nijedan od teoretičara koji predlažu teoriju struna (a posebno superstruna) još nije predložio niti jedan eksperiment na kojem bi se te teorije mogle testirati u laboratoriji. Jao, bojim se da će sve dok to ne urade sav njihov rad ostati bizarna igra fantazije i vježba u poimanju ezoterijskog znanja izvan mainstreama prirodnih nauka.

Proučavanje svojstava crnih rupa

Godine 1996. teoretičari struna Andrew Strominger i Cumrun Vafa, nadovezujući se na ranije rezultate Susskinda i Sena, objavili su The Microscopic Nature of Bekenstein i Hawkingovu Entropiju. U ovom radu, Strominger i Vafa su bili u mogućnosti da koriste teoriju struna da pronađu mikroskopske komponente određene klase crnih rupa, kao i da precizno izračunaju doprinose ovih komponenti entropiji. Rad se zasnivao na primjeni nove metode, dijelom izvan okvira teorije perturbacije, koja je korištena 1980-ih i ranih 1990-ih. Rezultat rada tačno se poklopio sa predviđanjima Bekensteina i Hawkinga, napravljenim više od dvadeset godina ranije.

Strominger i Vafa su se konstruktivnim pristupom suprotstavili stvarnim procesima stvaranja crnih rupa. Oni su promijenili pogled na formiranje crne rupe pokazujući da se one mogu konstruirati mukotrpnim sastavljanjem u jedan mehanizam tačnog skupa brana otkrivenih tokom druge revolucije superstruna.

Imajući u ruci sve kontrole mikroskopskog dizajna crna rupa, Strominger i Wafa su uspjeli izračunati broj permutacija mikroskopskih komponenti crne rupe koje ostavljaju nepromijenjene uobičajene vidljive karakteristike, kao što su masa i naboj. Nakon toga su uporedili rezultirajući broj sa površinom horizonta događaja crne rupe - entropijom koju su predvidjeli Bekenstein i Hawking - i pronašli savršeno slaganje. Barem za klasu ekstremnih crnih rupa, Strominger i Vafa su uspjeli pronaći primjenu teorije struna na analizu mikroskopskih komponenti i tačan proračun odgovarajuće entropije. Problem sa kojim su se fizičari suočavali četvrt veka je rešen.

Za mnoge teoretičare ovo otkriće je bilo važan i uvjerljiv argument u prilog teoriji struna. Razvoj teorije struna je i dalje suviše grub za direktno i tačno poređenje sa eksperimentalnim rezultatima, na primer, sa rezultatima merenja masa kvarka ili elektrona. Teorija struna, međutim, davno daje prvo fundamentalno opravdanje. javno vlasništvo crne rupe, nemogućnost objašnjenja koje je dugi niz godina ometala istraživanja fizičara sa kojima su radili tradicionalne teorije. Čak i Sheldon Glashow Nobelovac fizike i nepokolebljivi protivnik teorije struna 1980-ih, priznao je u intervjuu 1997. da "kada teoretičari struna govore o crnim rupama, govore gotovo o fenomenima koji se mogu uočiti, i to je impresivno."

String cosmology

Postoje tri glavne tačke u kojima teorija struna modificira standardni kosmološki model. Prvo, u duhu modernih istraživanja, koja sve više razjašnjavaju situaciju, iz teorije struna proizlazi da bi svemir trebao imati minimalnu dozvoljenu veličinu. Ovaj zaključak mijenja ideju strukture Univerzuma neposredno u vrijeme Velikog praska, za koji standardni model daje nultu veličinu Univerzuma. Drugo, koncept T-dualnosti, odnosno dualnosti malih i velikih radijusa (u svom zatvoriti vezu uz postojanje minimalne veličine) u teoriji struna važan je i u kosmologiji. Treće, broj prostorno-vremenskih dimenzija u teoriji struna je veći od četiri, tako da kosmologija mora opisati evoluciju svih ovih dimenzija.

Model Brandenberga i Wafe

U kasnim 1980-im Robert Brandenberger i Kumrun Wafa napravili su prvu važni koraci do razumijevanja koje promjene u posljedicama standardnog kosmološkog modela će dovesti do upotrebe teorije struna. Došli su do dva važna zaključka. Prvo, kako se vraćamo u vrijeme Velikog praska, temperatura nastavlja rasti do trenutka kada veličina svemira u svim smjerovima bude jednaka Planckovoj dužini. U ovom trenutku temperatura će dostići maksimum i početi opadati. Na intuitivnom nivou, nije teško razumjeti razlog za ovaj fenomen. Pretpostavimo radi jednostavnosti (slijedom Brandenbergera i Wafe) da su sve prostorne dimenzije svemira ciklične. Kako se krećemo unazad u vremenu, radijus svakog kruga se smanjuje, a temperatura svemira raste. Iz teorije struna znamo da je smanjenje polumjera prvo na, a zatim ispod Planckove dužine, fizički ekvivalentno smanjenju radijusa na Planckovu dužinu, nakon čega slijedi njihovo naknadno povećanje. Budući da temperatura pada tokom širenja Univerzuma, onda će neuspješni pokušaji kompresije Univerzuma na veličine manje od Planckove dužine dovesti do prestanka rasta temperature i njenog daljnjeg smanjenja.

Kao rezultat toga, Brandenberger i Vafa su došli do sljedeće kosmološke slike: prvo, sve prostorne dimenzije u teoriji struna su čvrsto namotane do minimalne dimenzije reda Planckove dužine. Temperatura i energija su visoke, ali ne i beskonačne: paradoksi polazna tačka veličina nula u teoriji struna su riješeni. U početnom trenutku postojanja Univerzuma, sve prostorne dimenzije teorije struna su potpuno jednake i potpuno simetrične: sve su smotane u višedimenzionalnu grudu Planckovih dimenzija. Nadalje, prema Brandenbergeru i Wafeu, Univerzum prolazi kroz prvu fazu redukcije simetrije, kada su u Planckovo vrijeme odabrane tri prostorne dimenzije za naknadno širenje, dok ostale zadržavaju svoju originalnu Planckovu veličinu. Ove tri dimenzije se zatim identifikuju sa dimenzijama u scenariju inflatorne kosmologije i evoluiraju u sada posmatrani oblik.

Model Veneziano i Gasperini

Od rada Brandenbergera i Wafe, fizičari kontinuirano napreduju ka razumijevanju kosmologije struna. Među onima koji vode ove studije su Gabriele Veneziano i njegov kolega Maurizio Gasperini sa Univerziteta u Torinu. Ovi naučnici su predstavili svoju verziju kosmologije struna, koja je na više mesta u kontaktu sa gore opisanim scenarijem, ali se na drugim mestima suštinski razlikuje od njega. Poput Brandenbergera i Wafe, oni su se oslanjali na postojanje minimalne dužine u teoriji struna kako bi eliminirali beskonačnu temperaturu i gustinu energije koji nastaju u standardnim i inflatornim modelima. Međutim, umjesto da zaključe da se zbog ovog svojstva Univerzum rađa iz grudve veličine Plancka, Gasperini i Veneziano su sugerirali da je postojao praistorijski svemir koji je nastao mnogo prije trenutka nazvanog nultom tačkom i iznedrio ovu kosmičku " embrion" Planckovih dimenzija.

Početno stanje Univerzuma u takvom scenariju i modelu Velikog praska je veoma različito. Prema Gasperiniju i Venezianu, Univerzum nije bio vruća i čvrsto uvijena lopta dimenzija, već je bio hladan i imao je beskonačan opseg. Tada je, kao što proizlazi iz jednačina teorije struna, nestabilnost zahvatila Univerzum i sve njegove tačke su počele, kao u eri inflacije prema Guthu, da se brzo raspršuju u strane.

Gasperini i Veneziano su pokazali da zbog toga prostor postaje sve zakrivljeniji i kao rezultat toga dolazi do oštrog skoka temperature i gustine energije. Prošlo je malo vremena, a trodimenzionalno područje veličine milimetra unutar ovih beskrajnih prostranstava transformirano je u vruću i gustu tačku, identičnu mjestu koje se formira tokom inflatornog širenja prema Gutu. Tada se sve odvijalo prema standardnom scenariju kosmologije Velikog praska, a tačka širenja postala je vidljivi svemir.

Budući da je era prije Velikog praska doživjela vlastitu inflatornu ekspanziju, Guthovo rješenje paradoksa horizonta automatski je ugrađeno u ovaj kosmološki scenario. Prema riječima Veneziana (u intervjuu iz 1998.), "teorija struna nam predstavlja varijantu inflatorne kosmologije na srebrnom tacnu."

Proučavanje kosmologije struna ubrzano postaje područje aktivnog i produktivnog istraživanja. Na primjer, scenario evolucije prije Velikog praska bio je više puta predmet žučne rasprave, a njegovo mjesto u budućoj kosmološkoj formulaciji je daleko od očiglednog. Međutim, nema sumnje da će ova kosmološka formulacija biti čvrsto zasnovana na razumijevanju fizičara rezultata otkrivenih tokom druge revolucije superstruna. Na primjer, kosmološke posljedice postojanja višedimenzionalnih membrana još uvijek nisu jasne. Drugim riječima, kako će se ideja o prvim trenucima postojanja Univerzuma promijeniti kao rezultat analize završene M-teorije? Ovo pitanje se intenzivno istražuje.